圖1　最先進(jìn)的射手檢測系統(tǒng)

"使用Chameleon交鑰匙軟件和NI PXI硬件平臺，以及基于NI LabVIEW與數(shù)據(jù)采集軟件的源代碼控制功能，我們可以測量超過32個通道的壓力傳感器數(shù)據(jù)，而且該系統(tǒng)可以進(jìn)一步擴(kuò)展，同時跟靶場上瞬間發(fā)生的射擊事件保持時間同步。"

- Jeff Mazurek, Raytheon BBN

挑戰(zhàn):

從靶場上和其它環(huán)境中獲取時間同步數(shù)據(jù)，并利用這些數(shù)據(jù)來測試和改進(jìn)Boomerang射手檢測系統(tǒng)。

解決方案:

使用來自PVI系統(tǒng)公司、靈活且基于PXI的Chameleon 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來獲取和記錄多通道數(shù)據(jù)。

Raytheon BBN公司是一家高科技公司，提供產(chǎn)品研究和開發(fā)服務(wù)。公司的專長涵蓋信息安全、語音和語言處理、網(wǎng)絡(luò)、分布式系統(tǒng)，以及傳感和控制系統(tǒng)，在這些方面BBN公司的科學(xué)家和工程師們已經(jīng)積累了大量的創(chuàng)新和專利解決方案。聲學(xué)領(lǐng)域的測試工作需要進(jìn)行大規(guī)模的運(yùn)算，這帶來了一些商機(jī)，比如Boomerang射手檢測系統(tǒng)。

Boomerang系統(tǒng)使用包含七個麥克風(fēng)的陣列，可以從輕武器開火時的沖擊波和槍口爆炸的情況中檢測到入射方向，在不到一秒鐘的時間內(nèi)指出射手的方位角、距離和高度。鐘面圖顯示了開火方向，而錄制的聲音則表明了方向和距離。LED顯示屏上顯示了方位角、距離和高度。

Boomerang系統(tǒng)中的算法可以由用戶來抑制還擊開火事件。Boomerang系統(tǒng)一般不會因為非射擊事件產(chǎn)生假警報，比如路面的顛簸、猛然關(guān)門、大風(fēng)噪聲;或其它外來噪聲事件，比如交通車輛噪聲或爆竹。該系統(tǒng)需要大量的信號處理和測試算法，從而在各種運(yùn)行條件下保持可靠性和魯棒性，并消除各種誤報。

系統(tǒng)安裝和測試

我們最近在一個大型露天足球場里測試這個系統(tǒng)，在足球場里我們模擬了人群噪聲和混響，最終成功完成了測試。我們也在城市地形訓(xùn)練設(shè)施中進(jìn)行的美軍行動中成功地測試了該系統(tǒng)。目前已有超過10,000個系統(tǒng)被軍方部署。

作為針對Boomerang系統(tǒng)的持續(xù)改進(jìn)措施之一，我們決定替換一個舊的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在比較其它的解決方案之后，我們更傾向NI PXI平臺，但我們想要一個像老系統(tǒng)一樣現(xiàn)成可用的解決方案。我們同當(dāng)?shù)氐腘I區(qū)域銷售工程師咨詢之后，我們了解了并最終選擇了PVI系統(tǒng)公司的Chameleon DAQ系統(tǒng)。

Chameleon是一個靈活且可擴(kuò)展的交鑰匙系統(tǒng)，它是基于PXI的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的，它的工作依賴于NI PXI-449X動態(tài)信號采集模塊(從麥克風(fēng)中獲取數(shù)據(jù))與NI PXI-668X定時和同步模塊。我們計劃在未來集成其它傳感器。該模塊在24位動態(tài)信號采集模式下，采樣率高達(dá)204.8 kS / s的，簡直太神奇了。當(dāng)我們在測試、改進(jìn)系統(tǒng)時，我們總是能夠在高采樣率下收集到很多通道的數(shù)據(jù)。有了這個新系統(tǒng)，我們可以很容易地通過調(diào)整采樣率來優(yōu)化系統(tǒng)的整體性能。

靈活性和功能性

Chameleon系統(tǒng)為不同的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用提供了內(nèi)置功能，包括：I / O通道同步、時間和頻率信號采集、所有通道實時監(jiān)測，以及采集后的數(shù)據(jù)顯示和處理。它支持可重配置硬件，來進(jìn)行多個測試項目，這對于我們需要運(yùn)行的各種測試來說非常重要。使用Chameleon交鑰匙軟件，NI PXI硬件平臺，以及基于NI LabVIEW與數(shù)據(jù)采集軟件的源代碼控制功能，我們可以測量超過32個通道的壓力傳感器數(shù)據(jù)，而且該系統(tǒng)可以進(jìn)一步擴(kuò)展，同時跟靶場上瞬間發(fā)生的射擊事件保持時間同步。

該系統(tǒng)的靈活性對于我們來說非常有用。我們可以利用該系統(tǒng)將數(shù)據(jù)導(dǎo)出為流行的文件格式，如.mat、CSV、.uff、以及TDM流，用于后期處理分析。我們可以很容易地快速配置系統(tǒng)，并將文件使用常見的時間序列格式保存，如GPS時間標(biāo)記或簡單的名稱。進(jìn)行實彈射擊試驗時會產(chǎn)生很多事件，而該系統(tǒng)讓我們可以容易地實現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄。當(dāng)你想觀察實時信號時，可以利用內(nèi)置的頻譜分析工具，非常方便。我們也可以為事件設(shè)置閾值，來使用預(yù)觸發(fā)系統(tǒng)功能，而且不會影響數(shù)據(jù)質(zhì)量。

在惡劣的條件下使用超過一年之后，Chameleon數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)被證明是一個堅固可靠的系統(tǒng)。在現(xiàn)場安裝該系統(tǒng)后，可以提供外部連接來方便連接系統(tǒng)。操作員可以通過遠(yuǎn)程桌面連接該系統(tǒng)，然后數(shù)據(jù)可以很快傳送到我們的網(wǎng)絡(luò)上。我們計劃未來幾年內(nèi)都使用該系統(tǒng)，并與我們公司里的其他團(tuán)隊分享。

圖2　Boomerang 系統(tǒng)顯示面板

圖3 Chameleon 數(shù)據(jù)采集面板